带黏弹性阻尼器支撑木框架结构抗震性能研究

为研究黏弹性阻尼器支撑对木框架结构抗震性能的影响,设计并制作了板式黏弹性阻尼器和带黏弹性阻尼器支撑的一榀木框架结构缩尺模型,并对该木框架进行了拟动力试验。研究了板式黏弹性阻尼器的耗能特性,同时还研究了带黏弹性阻尼器支撑一榀木框架在地震作用下的位移响应、恢复力-位移曲线和结构刚度退化。结果表明:该板式黏弹性阻尼器具有较好的耗能特性;木框架在8度罕遇地震作用下的层间位移角最大值为1/43,满足木结构弹塑性层间位移角限值1/30的要求;试验过程中带黏弹性阻尼器支撑的木框架力-位移曲线较饱满,黏弹性阻尼支撑耗散了大部分的地震能量,有效提高了木框架结构的抗震能力;木框架的结构刚度在试验过程中随着损伤的累积不断下降,但最终趋于平稳。     

杆件摆放方式对平行弦木桁架承载力的影响

通过对两种摆放方式(规格材立置和平置)的平行弦木桁架进行静载试验,测试其上下弦各节点挠度,分析杆件摆放方式对木桁架刚度、承载能力和破坏模式等力学性能的影响。结果表明,规格材杆件立置的平行弦木桁架具有较高的刚度和极限承载力,破坏以杆件劈裂为主;而杆件平置的木桁架破坏主要发生在齿板连接的节点处。木桁架弦杆接长对其承载能力影响显著,此处安全性能要求更高,必要时应对对接节点处进行加强处理。     

装配式圆竹结构螺栓连接节点的力学性能

近年来,随着新型结构和绿色建材的推广和发展,竹材作为结构材料用于建造新型竹结构建筑开始得到越来越多的关注。针对装配式圆竹结构螺栓组合节点,采用单螺栓、双螺栓和节点域高强度砂浆强化处理3种形式进行静力加载试验研究,分析其承载力和破坏形态。试验结果表明:装配式圆竹结构螺栓组合节点在保证一定构造条件后,可以有效避免脆性破坏,同时使竹材和螺栓的力学性能均能得到充分发挥并形成延性破坏,节点整体受力性能良好。采用双螺栓节点设计及节点域高强度砂浆强化措施可以明显提高螺栓组合节点的承载能力。基于试验建立了力学模型,并推导出组合节点的理论求解公式。通过结果比较发现,解析值和实测值的平均比值可达0.98,表明解析方法具有可适用性。该理论模型可以作为圆竹结构螺栓组合连接节点承载力计算的参考公式。     

分层装配式木框架梁柱结点单调加载试验

研究了一种可以分层吊装建造的木框架梁柱结点,可实现木框架结构建筑的分层装配。为测试这种新型木结构梁柱结点的受力性能,对结点进行了单调加载试验,对比结点在不同梁截面高度下的破坏特征、荷载-位移曲线和弯矩-转角曲线。试验结果表明:这种分层装配式木框架梁柱结点破坏特征基本符合刚性结点连接特性;在梁端受竖向荷载作用下的破坏形态主要表现为木梁沿木材顺纹方向开裂,上柱与下柱在连接处产生水平错动,连接木梁的螺栓弯曲变形,木梁端部与木柱连接处出现转动变形,且随着木梁截面高度的减小,转角增大;增大梁的截面高度,可提高结点的承载力及刚度。     

带有轻钢剪力墙加固的榫卯木框架抗震性能分析

中国传统木结构建筑可以通过设置剪力墙提高抗震性能,而轻钢剪力墙具有抗剪能力大、横向位移刚度大等优点,是木结构的理想加固构件。本研究创新性地将轻钢剪力墙作为加固件置入榫卯木框架中,采用ABAQUS有限元软件分别建立了有无轻钢剪力墙的榫卯木框架模型,并对其抗震性能进行对比。通过输入同等级不同种类和同种类不同等级的地震波,对木框架进行罕遇地震下的动力时程分析,得到了不同工况下两组木框架各层关键节点的加速度响应、位移响应和结构应力特征。结果表明：设置轻钢剪力墙后,结构的自振频率大幅度增加,在地震波激励下,木框架的层间位移减小,结构稳定性增强。由于轻钢剪力墙承担了一部分应力,因而榫卯节点的承载能力提升,木框架的抗震性能有所增强。     

空心胶合木梁柱式结构抗侧力性能研究

为研究空心胶合木梁柱式结构体系抗侧力性能,对纯框架及框架-人字撑两种单跨结构试件进行了单调及低周反复加载试验,考察了结构破坏模式、耗能能力、刚度等抗震性能。结果表明:纯框架与框架-人字撑结构均具有一定抗侧力性能,但纯框架结构承载能力较弱,不建议单独用于工程实践;框架-人字撑结构具较大抗侧刚度及承载力,分别为纯框架的6.3倍及2.68倍,但其延性仅为纯框架的67%。两种结构失效前强度退化小于30%,具足够剩余承载力。     

螺栓排列对内填钢板胶合木梁柱和梁式节点力学性能的影响

为研究螺栓排列方式对内填钢板胶合木节点力学性能的影响,对螺栓齐列、错列的胶合木梁柱节点及梁式节点进行单调加载试验。探讨节点失效模式及破坏机理,获得该类节点的弯矩-转角及荷载-位移曲线,并对节点的刚度、延性、承载能力进行分析。试验结果表明,除加载初期,螺栓与螺孔之间因初始空隙发生接触的低刚度段外,节点受力过程大致可分为弹性工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段。螺栓错列可以提高梁柱节点及梁式节点的受弯、抗拉承载力和极限变形：其屈服弯矩和抗拉屈服荷载相较于螺栓齐列梁柱节点及梁式节点,分别提高了35%和7.1%。螺栓错列梁柱节点在塑性阶段变形较小,其延性系数约为螺栓齐列梁柱节点的71%;螺栓错列梁式节点的塑性变形较大,延性较好,抗拉延性系数为螺栓齐列梁式节点的2.79倍。     

轻型木结构剪力墙木骨架的抗侧性能

轻型木结构是以规格材作为木骨架,通过木基结构板材或石膏板覆面而成的木结构建筑,规格材与规格材、骨架与面板之间通过钉子连接.轻型木结构墙体在试验研究和实际工程中的破坏往往是由钉节点失效导致的,面板钉节点破坏后水平侧向力仅由木骨架承担,因此,单独研究木骨架水平抗侧力很重要.为了解剪力墙中木骨架在单独作用时的最大承载能力与荷...     

国产落叶松平行弦轻型木桁架静力承载性能

【目的】研究国产落叶松轻型木桁架的静力承载性能,为轻型木结构建筑的本土化发展提供科学依据。【方法】以国产日本落叶松和国产齿板为试验材料,设计制作2种工况共6榀跨度为4.8 m的平行弦轻型木桁架。通过静力承载试验,研究轻型木桁架的极限荷载、受力分布和破坏形式,并通过建立有限元模型与试验结果进行对比分析。【结果】P和L型轻型木桁架的极限荷载平均值分别为22.45和22.94 k N,是设计荷载的2.27和2.32倍,变异系数分别为7.9%和7.1%。P型轻型木桁架最终破坏为脆性破坏,主要破坏点为桁架三分点处(即集中荷载施加处)和两端斜腹杆连接节点;L型轻型木桁架在2倍设计荷载之后逐渐出现平面外变形,当侧向变形较大时失去承载能力。通过SAP 2000有限元模拟发现,节点挠度与试验结果基本相符,挠度最大值为跨中位置,并向两端逐渐减小;弯矩最大值和轴力最大值在桁架弦杆的三分点处和两端斜腹杆节点,与试验结果相符。【结论】2种轻型木桁架在设计荷载下承载性能均较好,但由于木材非均质特性及加工差异表现出一定的离散程度;较P型轻型木桁架而言,L型轻型木桁架承载能力略高,但其面外刚度较小易发生侧向变形,在实际应用中应采取措施减小侧向变形,而P型轻型木桁架面外刚度较大相对稳定,更利于实际应用;分析认为平行弦轻型木桁架的薄弱环节在端部节点和集中荷载施加处,SAP 2000有限元模拟可以有效预测轻型木桁架在实际应用中的受力和变形情况。     

交变荷载下木构件增强端部钉节点抗剪性能

为克服木构件端部易开裂、力学性能差等不足,采用粉状碳纤维对木材端面进行增强处理,研究了木构件增强后端部钉节点在交变荷载下的受剪性能。结果表明:在单调荷载下,碳纤维增强后的水曲柳和落叶松木材端部钉节点抗剪力得到大幅改善,分别提高102.54%和78.23%;交变荷载能加速木构件端部钉节点损伤进程,交变荷载频率及荷载变化幅度是影响钉节点抗剪性能的主要因素;不同树种及不同端面钉节点剪切位移增量差异明显,剪切位移增量可用作评价交变荷载下钉节点抗剪性能优劣的参数;增强端面钉节点剪切破坏模式主要表现为钉孔边缘碳纤维涂层出现局部变形及钉剪切变形。增强后的水曲柳及落叶松木构件端面具有更优异的抗疲劳及蠕变性能,可应用于木结构工程。     

中国传统木结构榫卯连接节点力学性能研究进展

榫卯是指木结构建筑中柱、梁等构件连接在一起的一种凹凸结合的连接方式。然而,木材作为一种生物材料,随着使用年限的延长,出现的干缩湿胀、开裂变形等损伤会对榫卯连接节点的连接特性造成不良影响,因此,探究木结构榫卯连接节点的力学性能对建筑结构的安全性能具有重要意义。在木结构建筑中,榫卯连接节点的构造多种多样,力学特点和传力机制也各不相同。根据榫卯连接节点在木结构建筑中使用功能将其分为公母榫、直榫、燕尾榫、管脚榫、馒头榫和搭扣榫等六大类,简要介绍了各类榫卯连接节点的结构特点和应用情况。综述了常见榫卯连接节点半刚性的连接特性和节点刚度的求解方法,总结了不同种类榫卯连接节点和模拟残损榫卯连接节点的抗震性能及木结构建筑模型中的榫卯连接节点在人工模拟地震中位移响应和加速度响应的相关研究,概述了常见榫卯连接节点在外力作用下的破坏形式及破坏特征。根据榫卯连接节点的破坏形式,重点从金属构件和纤维增强复合材料两个方面对榫卯连接节点的加固效果进行归纳。总结了有限元分析法在榫卯连接节点力学性能方面的相关研究,指出了榫卯连接节点力学性能研究存在的问题,提出了榫卯连接节点研究的相关建议及其发展方向,以期为榫卯连接节点在现代木结构建筑中的应用提供新思路。     

正交胶合木结构抗震研究进展

正交胶合木(CLT)结构板材物理特性良好,与连接件有效配合,在地震条件下抗震性能表现优越。通过分析欧洲和加拿大最新修订的CLT结构标准,对减震系数q和超强度系数γRd进行论述。同时,针对部分CLT结构试验测试结果,按连接件、剪力墙和整体结构分类展开讨论,并阐述了抗震技术领域最新研究成果,以期为正交胶合木结构抗震性能研究提供参考。     

拨簧-吸送式沙棘果实采收机的研制

在沙棘果实采收作业中通常采用的传统剪枝法对沙棘树木破坏极大,沙棘采收已成为沙棘产业发展的瓶颈。介绍一种根据沙棘生物学特性而研制的用于沙棘果实采收的机器,分析其工作原理、配套动力选型、主要结构及创新点,并进行了生产试验。     

浅议混凝土框架设计中“强柱弱梁”的实现

通过对混凝土框架设计中“强柱弱梁”问题由来的介绍,针对影响框架结构“强柱弱梁”设计和地震破坏形态差距的产生进行了阐述,并对如何在设计实现“强柱弱梁”,以保证结构整体在地震作用下的安全给出了具体的建议。     

榫头局部正交层板结构对直榫节点受力性能的影响

【目的】针对直榫节点受弯时榫头横纹变形较大、刚度和承载力较弱的问题,将"正交胶合木"概念引入直榫节点中,探讨榫头局部正交层板结构对直榫节点受力性能的影响,并提出合理的直榫节点"预增强"方法和参数为传统榫卯节点在现代木结构工程中的应用提供理论与技术支持。【方法】以花旗松普通层板胶合木为材料,设计制作18个足尺直榫节点试件,其中部分试件榫头不作处理(对照组),其他试件榫头加工成正交层板结构。通过节点抗弯试验分析直榫节点的破坏模式和工作曲线,计算得到节点的抗弯刚度和极限弯矩;提出复杂应力状态下的木材本构关系模型,建立直榫节点有限元模型,对其抗弯性能进行模拟。与试验结果对比并验证模型准确性后,基于模型对局部正交层板结构直榫节点进行参数分析,探讨正交层板厚度、宽度等参数对直榫节点受力性能的影响规律。【结果】对照组直榫节点主要破坏模式为榫头端部顶面和根部底面的局部横纹压缩变形,局部正交层板结构可有效缓解榫头横纹压缩变形。与对照组相比,4组不同局部正交层板结构直榫节点的抗弯刚度平均值提升14.0%～36.9%,而极限弯矩有升有降;数值分析结果与试验结果吻合良好;随正交层板宽度增加,直榫节点的抗弯刚度先升后降,而承载力先降后升;随正交层板厚度增加,直榫节点的抗弯刚度呈上升趋势,而承载力呈下降趋势;对本研究直榫节点,建议正交层板厚度与榫头厚度比值取0.25,宽度取210 mm。【结论】局部正交层板结构可提高直榫节点的抗弯刚度,通过合理选择参数还可提高直榫节点的承载力;采用强度和韧性较好的材料,如重组竹和钢板等替代木材层板,可进一步提高直榫节点的抗弯刚度和承载力。     

组坯方式对正交胶合木双向板弯曲性能的影响

【目的】近年来,随着国家在节能减排方面的要求提高,以及大力倡导使用新型绿色材料,木材作为一种传统绿色环保的建材逐渐受到人们的青睐。正交胶合木（CLT）板是近年来兴起的一种建造现代木结构建筑的新型构件,具有良好的整体性、稳定性以及较高的强度。为了研究组坯方式对正交胶合木（CLT）双向板的弯曲性能,本研究采用2种组坯方式（三层交叉和四层交叉）制作了2组厚度相同的胶合木双向板试件,研究其静力弯曲性能。【方法】用于制作试件的原材料为兴安落叶松板材与聚氨酯结构胶粘剂,制作2组、每组2个共4个正交胶合木双向板试件,通过千斤顶在板的跨中施加单点集中荷载,同时测试和分析应变、挠度和极限荷载等数据,观察裂缝开展及破坏形态,研究胶合木双向板的弯曲性能,探讨其最终破坏特征和破坏机理;运用正交各向异性弹性薄板理论对CLT双向板进行了挠度分析,并与试验结果进行了比较。【结果】正交胶合木（CLT）双向板的破坏形态主要是板底横纹受拉破坏,当加载至极限荷载80%左右时,承载能力快速下降。对于相同厚度的CLT板,四层组坯与三层组坯相比,受弯承载力提高了22.7%。【结论】对两组胶合木双向板构件的结构力学性能（平均值）进行比较,三层正交胶合木双向板与四层正交胶合木双向板相比,厚度相同的双向板在四边简支的情况下增加板的胶合层数能提高双向板的整体承载能力。正交各向异性弹性薄板理论计算正交胶合木双向板弹性阶段的挠度值与试验值吻合较好,表明提出的方法合理、可靠。     

轨道交通桥梁下部结构抗震专项研究

桥梁结构的抗震设计包含了两个设计范畴,即概念设计和参数设计。抗震概念设计是从概念上,特别是从结构总体上考虑抗震的工程决策;参数设计主要是地震作用计算、构件强度验算、结构的变形验算等。概念设计归结为小震不坏、中震可修、大震不倒的三水准设防目标。小震不坏结构处于弹性工作阶段,地震后不损坏或轻微损坏,能够保持其正常使用功能。中震可修结构整体处于非弹性工作阶段,地震后可能损坏,经修补,短期内能恢复其正常使用功能。大震不倒结构处于弹塑性工作阶段,地震后可能产生较大破坏,但不出现整体倒塌,经抢修后限速通车。参数设计归结为节点桥墩柱在多遇地震作用下大桥多振型弹性反应谱分析(强度验算),节点桥墩柱在罕遇地震作用下大桥弹塑性时程分析(延性计算)。     

考虑场地各向异性的结构输入地震反应谱调整

为了预测地震动特性,同时考虑场地土动力特性各向异性及其对结构输入地震动的影响,基于地震各向异性理论,提出了场地动力特性各向异性的概念,研究了场地动力特性各向异性的微动测试分析方法.考虑地震动的各向异性特征,分析了地震动各向异性对结构地震动力响应的影响,以及结构分析中现有的地震时程选择和调整中存在的问题,提出了基于场地微动测试确定场地动力特性及其各向异性的输入地震动调整新思想.     

浅谈钢筋混凝土框架结构设计

结合钢筋混凝土结构的应用特点、从混凝土结构中框架结构在地震作用下的结构体系到构造要求,阐明在设计混凝土结构时,不但要满足受力计算要求,更要注意抗震要求。     

钢骨-钢管混凝土梁柱节点动力性能的ANSYS有限元分析

目的确定一种新型的梁柱节点—钢骨-钢管混凝土梁柱节点在低周反复荷载作用下的破坏形态和滞回曲线.方法采用有限元分析软件ANSYS为工作平台,基于非线性有限元分析理论,对该新型节点进行研究.结果构件最后破坏时,节点区的钢管壁产生了严重的扭曲变形,使模型的实体单元遭到严重破坏.结论有限元计算的应力分布发展状况和节点区的破坏状况与文献试验结果吻合良好;有限元计算的P-△滞回曲线也与试验结果吻合良好,且P-△滞回曲线比较饱满,延性和抗震性能比较好。